Расчеты доступной энергии столкновения и импульса для протон-антипротонных столкновений

В настоящее время я планирую эксперимент, направленный на создание мезона J/psi в результате столкновений протонов и антипротонов в диапазоне импульсов.

Линейный ускоритель, к которому у меня есть доступ, имеет диапазон импульсов от 0,5 ГэВ/c до 10 ГэВ/c, и я планирую столкнуть пучок антипротонов со стационарными протонами, чтобы, надеюсь, произвести мезон J/psi, который я обнаружу через резонанс. в распаде мюон-антимюонных пар.

Однако я не уверен, как рассчитать имеющуюся энергию при столкновении и необходимый минимальный импульс для образования частицы в Дж/пси. Если бы кто-нибудь мог сказать мне, какие формулы использовать для расчета доступной энергии при столкновении протон/антипротон, а также для расчета импульса, необходимого для создания Дж/пси, я был бы очень признателен.

Любые предложения относительно моего эксперимента также приветствуются.

Спасибо.

Вы бы обиделись, если бы я предложил вам добавить тег домашнего задания, помня о том, что вы просите?
Вы имеете в виду два Дж/пси в каждой реакции? p+p_bar -->J/psi + J/psi +X_количество других адронов? т.е. включая производство двух Дж/фунтов на квадратный дюйм?
существует этот arxiv.org/pdf/1406.0484.pdf при гораздо более высоких энергиях в столкновениях протонов с протонами, а также это для пи-протонов sciencedirect.com/science/article/pii/… все при гораздо более высоких энергиях, потому что доступное фазовое пространство для производства после порог очень ограничен .
@аннав Да. Я имею в виду в виде события p+p_bar = J/psi + J/psi + x. Это возможно, если только это не возможно для производства одной частицы J / psi (что, я считаю, запрещено квантовой теорией поля и квантовой механикой в ​​целом).
запрета нет, ccbar может производиться глюонами, а сечение мало из-за масс. см. рис. 5.10 здесь lib.dr.iastate.edu/cgi/… Два j/psi делают ситуацию еще хуже. Все экспериментальные работы по адронному рождению j/psi относятся к 100 ГэВ и более, при 10 ГэВ это маловероятно.
@annav, не могли бы вы помочь ответить на мой вопрос об одном мезоне J / psi? (это то, что я изначально намеревался сделать, но я думал, что мне нужно произвести пары мезонов J / psi, потому что я думал, что производство одного мезона невозможно)
ссылка, которую я дал, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Relativ/vec4.html показывает, как рассчитать поступающую энергию, которая должна быть выше, чем масса Дж/пси. Поскольку в адронных реакциях может появиться много других мезонов и т. д., невозможно сказать, насколько больше пороговой энергии необходимо, чтобы получить измеримое сечение (количество событий). Все статьи по адронной продукции обнаружения J/psi основаны на данных 100 ГэВ и более.
Как вы планируете собирать антипротоны? Однако их производство в значительных количествах настолько велико, что ЦЕРН предпочел построить БАК с двумя трубками пучка вместо одной, чтобы иметь возможность сталкивать протоны с протонами (и ионами).

Ответы (1)

Хорошо, что будучи старшеклассником (из вашего профиля) у вас есть интерес к физике элементарных частиц, и я надеюсь, что это сохранится и в университетские годы. Я рассматриваю ваш вопрос как мысленный эксперимент и прокомментирую соответственно:

сосредоточив внимание на образовании пар J / psi в результате столкновений протонов и антипротонов в диапазоне импульсов.

Мезон J/psi имеет массу 3,1 ГэВ (в системе, где c=1).

Под образованием пар j/psi вы должны понимать: поиск пар e+e-, возникающих при рассеянии протонов на антипротонах.

Моды распада J / psi в основном относятся к адронам, но есть значительная часть, которая идет к e + e- и mu + mu- (~ 12%).

столкнуть пучок антипротонов с протонами в связанном состоянии

Существует связанное состояние протона-антипротона, называемое протонием , но при столкновении протона и антипротона при высоких энергиях они не связываются, потому что их соответствующие энергии слишком высоки. Протоний может существовать как резонанс в продуктах распада, но это не то, что вы описываете. Вы хотите, чтобы столкновение протона с протоном дало среди продуктов столкновения лептон-антилептонные пары, инвариантная масса которых может показать J/Psi-резонанс.

Линейный ускоритель, к которому у меня есть доступ, имеет диапазон импульсов от 0,5 ГэВ/c до 10 ГэВ/c.

Чтобы найти энергию, доступную для генерации частиц после столкновения, нужно найти входную энергию. Входная энергия каждого, протона и антипротона дается сложением их четырех векторов, пример можно найти здесь .

Поступающая энергия должна быть выше, чем масса Дж/фунтов на квадратный дюйм в качестве энергии, поэтому существует пороговое значение поступающей энергии для наблюдения за производством Дж/фунтов на квадратный дюйм. Эксперимент требует высоких энергий, чтобы иметь вероятность генерации такого тяжелого резонанса, как Дж/пси. У меня сложилось впечатление, что только при тэватронных энергиях этот эксперимент мог быть реализован.

Расчеты доступной энергии столкновения и импульса для протон-антипротонных столкновений
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v